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1、常用金属材料,金属材料主要包括三大类:,工业 用钢,铸铁,有色 金属,一、钢(含碳量小于2.11%的铁碳合金),钢的分类:,1)以含碳量分 (按碳的质量分数C%),低碳钢 ( c0.25%),中碳钢(0.25% c 0.6%),高碳钢(0.6% c 2.11%),2)以化学成份分 (按合金成份),碳素钢(以Fe、C成份为主),合金钢(除Fe、C外,还有其它合金元素),3)以钢的品质分 (按有害杂质S、P含量),普通钢(s0.05% ;p0.045%),优质钢 (s0.04% ;p0.04%),高级优质钢(s0.03%;p0.035%),4)以钢的用途分 (按行业使用),结构钢(建筑、机械制造用
2、),工具钢(工具、刀具、模具等用),特殊性能钢(防腐蚀、高温、导磁等场合用),5)按冶炼时脱氧 程度分,沸腾钢(不脱氧F),镇静钢(脱氧完全Z),半镇静钢(脱氧不完全b),介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号:,(一)结构钢,牌号:,1、普通碳素结构钢,字母Q + 屈服点数值(Mpa) + 质量等级。,表示普碳结构钢,共分195、215、235、255、275五种。,共有A,B,C,D四个级别,A级最差。,如:Q235A;Q215B;,成份:,C=0.060.38%,S、P含量较高,不需热处理。,特点与应用:,Q195、Q215钢:塑性和韧度好,制造薄板、冲压件和焊接件;,Q235钢:强度较高,
3、制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件,拉杆、连杆和转轴。,Q255、Q275钢:强度高,质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。,2、优质碳素结构钢,牌号:,由两位数字组成,表示碳的平均万分含量(常用:0885),如45(表示C0.45%的优质碳素结构钢),当Mn=0.71.2%时,在数字后加Mn,如65 Mn(表示c=0.65% ,Mn=0.71.2%的优质碳钢)。,成份:,C=0.080.85%, S、P含量较低,通常经热处理后使用,以发挥其性能潜力。,特点与应用:,1025钢:有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性,主要用于各种冲压件和焊接件。,3055钢:强度较高,有一
4、定的塑性和韧度,经热处理后,用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。,6585钢:有较高的强度、硬度和弹性,塑性和韧性较低,常用于弹簧和耐磨零件。,2、合金结构钢,牌号:,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均万分含量,元素平均百分含量:1.5%不标记,,表示所含合金元素的名称,如:20Cr(表示c=0.2% ,Cr1.5%的合金结构钢),如:38CrMnAl(表示c=0.38% ,Cr、 Mn Al的含量均 1.5%的合金结构钢),如:60Si2Mn(表示c=0.6% ,Si=1.52.49%,的Mn1.5%的合金结构钢),成份:,C=0.10.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Ni、Ti、V等合金
5、元素,热处理后使用。,特点与应用:,20Cr、20MnTi、 20Cr2Ni4:有较高的韧度,经热处理后表面硬而耐磨,用于受冲击载荷的重要零件。,40Cr、40CrMn、 38CrMnAl :有较高的综合力学性能,用于受力复杂的重要零件。,55Si2Mn、 60Si2Mn:具有高屈强比,高疲劳强度,高弹性极限和韧性,用于弹簧等零件。,*滚动轴承钢 是合金结构钢中的一类专门用钢。,牌号:,字母G+合金元素+数字,表示滚动轴承用钢,表示所含主要合金元素的名称,如:GCr9(表示Cr=0.9% 的滚动轴承钢),只标出铬元素平均千分含量,其它不标记,,如:GCr15SiMn(表示Cr=1.5% 的滚动
6、轴承钢),成份:,C=11.15%, 加入了Mn、Si等合金元素,热处理后使用。,(二)工具钢,1、碳素工具钢,牌号:,字母T + 数字+ 质量级别,表示工具钢,表示碳的平均千分含量(713),末尾标,表示是高级优质,如T7(表示含碳量为C0.7%的碳素工具钢);,如T10(表示含碳量为C1.0%的碳素工具钢);,成份:,C=0.651.35%, 有少量的Si和Mn,热处理后使用。,特点与应用:,T7T13:有一定的硬度和耐磨性,但热硬性和韧度较差,用于低速工具(如凿子、木工具、剪刀、冲头、丝锥、锉刀、刮刀、冷冲模具等)。,2、合金工具钢,牌号:,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均千分
7、含量,1%不标记,表示所含合金的名称,元素平均百分含量:1.5%不标记,,成份:,C=0.31.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素,热处理后使用。,如:9CrSi(表示含碳量为C0.9% ,Cr1.5%的Si1.5%合金工具钢);,如:CrWMn(表示含碳量为C1% ,W1.5%的Mn1.5%合金工具钢);,如:3Cr2W8V (表示含碳量为C0.3% ,Cr2%的W8%,V1.5%合金工具钢);,特点与应用:,9CrSi、9Cr2:量具刃具钢(丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等);,Cr12MoV、CrWMn:冷模具钢;,5CrNiMo、4Cr5W2VSi:热模具钢
8、;,W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2:高热硬性,用于刀具等。,*高速工具钢(锋钢)是合金工具钢中的一类专门用钢。,(表达特殊) C1.0% w=18% Cr=4% V1.5%,(三)特殊性能钢,1、不锈钢(主要合金元素为Cr和Ni),牌号:,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均千分含量,0.08%时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量,如:1Cr13(表示c0.1% ,Cr13%的不锈钢);,如:1Cr18Ni9(表示c0.1% ,Cr18%,Ni9%的不锈钢);,如:2Cr13(表示c0.2% ,Cr13%的不锈钢);,成份:,C0.45%, 有较高含量的Cr和Ni。,特
9、点与应用:,铬不锈钢(如1Cr13 、 3Cr13 ):随含碳量增加,强度、硬度上升,韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合,如汽轮机、水压机的零件,医疗器械,食品设备。,铬镍不锈钢(如1Cr18Ni9 ):耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。,2、耐热钢,牌号:,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均千分含量,0.08%时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量 1.5%不标记,,如:4Cr10Si2Mo(表示c0.4% ,Cr10%, Si2% , Mo1.5%的耐热钢);,如:5Cr2Mn9Ni4N(表示c0
10、.5% ,Cr2%, Mn9% , Ni 4, N1.5 %的耐热钢);,如:0Cr13Al(表示c0.08% ,Cr13%, Al 1.5%的耐热钢);,特点与应用:,抗氧化钢(如3Cr18Mn12Si2N): Cr、Si、Al等合金元素,容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于8001000的锅炉加热、内燃机等设备零件。,热强钢(如4Cr10Si2Mo): Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素,可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。,C0.45%, 加入Cr、Si、Al或 Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。,成份:,牌号:,字母 + 数字
11、 数字,表示钢片的轧制方法,表示钢片“铁热损值”10后的值,表示钢片的磁化频率,比如:,JDR54050,DQ13330,DW13330,3、软磁钢(硅钢片),成份:,钢中Si=14.5%,含杂质较少。,特点与应用:,有较高的磁通性能,主要用于变压器中的硅钢片。,(四)铸钢,牌号:,字母ZG + 数字 数字,表示铸钢,表示抗拉强度b (Mpa),表示屈服点s(Mpa),成份:,可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般C=0.20.6%, 铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素.,如ZG230450(表示含碳量屈服点为s=230MPa,抗拉强度为的b=450Mpa的碳素铸钢);
12、,特点与应用:,由于铸造特性,一般用于制造形状复杂,难以切削加工、尺寸大,难以锻造加工的重要零件,如:大型齿轮、缸体、变速箱机架等。,二、铸铁(含碳量大于2.11%的铁碳合金),1、白口铸铁,牌号:无牌号标记,成份:,C=2.116.69%,碳以Fe3C(化合物)的形式存在,并含有Si、Mn、P、S等杂质,特点与应用:,断面呈白色,性能硬而脆,不能切削加工,一般不用来制造机械零件,主要用作炼钢的原料。,2、灰口铸铁,牌号:,字母HT + 数字,表示灰口铸铁,表示最低抗拉强度b (Mpa),如:HT150(表示最低抗拉强度为b= 150MPa的灰口铸铁);,成份:,C=2.84.0%, 有一定含
13、量的Si、Mn及杂质。在钢的基体上分布着片层状石墨(碳)组织,断面呈灰色。,特点与应用:,强度、塑性、韧性不如钢,软而脆;片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中,故抗压强度高,抗拉强度低。有良好的耐磨性、减震性和切削性;石墨有自润滑作用。常用于床身、机架、底座、箱体、壳体、导轨、缸体、活塞环、带轮等零件。,3、可锻铸铁,牌号:,字母KTH(KTZ) + 数字 数字,KTH表示“黑心”可锻铸铁KTZ表示“珠光体”可锻铸铁,表示最低抗拉强度b (Mpa),表示最低伸长率(%),如:KTH30006(表示最低抗拉强度为b=300MPa, =6%的黑心可锻铸铁);,如:KTZ45004(表示最低抗拉强
14、度为b=450MPa, =4%的珠光体可锻铸铁);,成分:,C=3.84.0%, 有一定含量的Si、Mn及杂质。在白口铸铁基础上经“可锻化处理”(长时高温退火),在钢的基体上分布着团絮状石墨(碳)组织。,特点与应用:,黑心可铁:塑性、韧性高、强度低。珠光体可铁:强度、硬度和耐磨性较高;团絮状石墨对基体割裂作用小,宜制造形状复杂,要求一定塑性、韧性,承受冲击和震动的薄壁铸件。如汽车、拖拉机零件、管道、阀门等。,4、球墨铸铁,牌号:,字母QT+ 数字 数字,表示球墨铸铁,表示最低抗拉强度b (Mpa),表示最低伸长率 (%),如:QT40018(表示最低抗拉强度为b=400MPa, =18%的球墨
15、铸铁);,成分:,C=3.84.0%, 有一定含量的Si、Mn、Mg及杂质。在浇注前加入球化剂,在钢的基体上产生球状石墨(碳)组织。,特点与应用:,球状石墨对基体的割裂作用小,综合力学性能较高,并具有良好的减震性和耐磨性,有些性能指标接近.,于钢。可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂、强度韧性和耐磨性较高的零件,如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗杆、伐门、机座、汽车后桥等。,三、有色金属,除钢铁(黑色金属)以外的其它金属材料。,1、铝及铝合金,(1)纯铝,旧牌号:,L1、L2、L3、L4、-,序号越大,纯度越低,新牌号:,1070、1060、1050、1040、-,纯度依次降低,特点及应用:,轻,密度低 配置铝合金 导电导热性好 导线、电容 抗大气腐蚀 包覆材料 加工性能好 包装材料 强度低 不能作为承受载荷的结构材料应用,(2)铝合金,牌号:,LF2 (防锈)、LY11 (硬铝)、 LC3 (超硬铝)LD5 (锻铝)-,(旧)变形铝合金,(新)变形铝合金,5A02(防锈)、2A11(硬铝)、 7A03 (超硬铝)2A50(锻铝)-,铸造铝合金(代号),ZL,铝合金组别(表示除铝以外的主要合金),A表示原始合金,其它字母为改型合金,区分同组的不同合金,表示所含合金成分,特点及应用:,铝锰